碳纖維發熱線與金屬導線的連接方法及專用接頭的製作方法
2023-05-14 09:11:21 2
碳纖維發熱線與金屬導線的連接方法及專用接頭的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種碳纖維發熱線與金屬線的連接方法，包括以下步驟：a、在可注塑成型的塑料原材料中添加炭粉，混配成炭塑合成粉；b、將碳纖維發熱線的接線端與金屬線的接線端同向或反向重疊接觸設置並定位；c、將所述炭塑合成粉在碳纖維發熱線接線端和金屬線接線端上注塑成型，形成固定連接碳纖維發熱線與金屬線的塑性導電接頭；d、使用塑料原材料在所述塑性導電接頭上注塑成型，形成包裹所述塑性導電接頭的絕緣外殼。本發明纖維發熱線與金屬線之間的連接方法和接頭，沒有尖刃端，不會損壞碳纖維發熱線的纖維束，使用安全可靠，使用碳纖維發熱線的電熱產品的使用壽命得以大幅提高。
【專利說明】碳纖維發熱線與金屬導線的連接方法及專用接頭
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種電氣連接方法，具體地說是一種碳纖維發熱線與金屬線的連接方 法及專用接頭。
【背景技術】
[0002] 碳纖維主要是製成碳纖維增強塑料這種複合材料來加以應用，碳纖維是一種纖維 狀碳材料，具有許多寶貴的電學、熱學和力學性能，在替代採暖材料核心發熱體上也有應 用。在很多節能採暖設備的核心發熱體上，已經由以前普遍採用的金屬材料逐步升級到使 用碳纖維材料上來。
[0003] 目前碳纖維採暖產品有：用於家庭的地暖採暖系統，適用於改造中央空調採暖效 果的風道類產品，適用於新裝空調和改造空調，用於工程的瑜伽房、桑拿房、保健床、足球場 和滑雪場融雪電纜、太陽能伴熱電纜等諸多方面。人們還在試圖擴大碳纖維發熱線的使用 領域，如在電熱毯、電熱護膝等柔性發熱器具方面的應用。
[0004] 現有技術中，碳纖維束與金屬導線的電氣連接，一般是採用焊接的方式予以連接， 但這種連接方式在焊接點與碳纖維接觸部位容易產生應力集中，由於碳纖維束的抗剪斷能 力很差，使得碳纖維束在焊接部位很容易發生斷裂，導致電路故障，不能工作。而且，目前非 金屬材質的碳纖維與金屬線的連接一般多是在原有的金屬接頭的基礎上進行連接，但因碳 纖維質地柔軟、單股強度低的性能特點，使得非金屬碳纖維與金屬導線的連接的可靠性較 差，耐用性低，故障率高，影響了電熱產品的使用壽命。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的之一就是提供一種碳纖維發熱線與金屬線的連接方法，以解決碳纖 維發熱線與金屬線連接困難的問題。
[0006] 本發明的目的之二就是提供一種用於連接碳纖維發熱線與金屬線的專用接頭，以 實現碳纖維發熱線與金屬線的可靠連接。
[0007] 本發明的目的之一是這樣實現的：一種碳纖維發熱線與金屬線的連接方法，包括 以下步驟： a、 在可注塑成型的塑料原材料中添加相對樹脂總量至少50%的炭粉，混配成炭塑合成 粉； b、 將碳纖維發熱線的接線端與金屬線的接線端同向或反向重疊接觸設置並定位； c、 將所述炭塑合成粉在碳纖維發熱線接線端和金屬線接線端上注塑成型，形成固定連 接碳纖維發熱線與金屬線的塑性導電接頭，碳纖維發熱線接線端與金屬線接線端的重疊接 觸段密封裹挾在所述塑性導電接頭中； d、 使用無炭粉的塑料原材料在所述塑性導電接頭上注塑成型，形成包裹所述塑性導電 接頭的絕緣外殼。
[0008] 所述炭塑合成粉中炭粉的添加量為樹脂總量的50- 80%。
[0009] 緊鄰碳纖維發熱線接線端處的絕緣外套被注塑在所述絕緣外殼內，以形成與碳纖 維發熱線安全可靠的連接結構。
[0010] 緊鄰金屬線接線端處的絕緣外套被注塑在所述絕緣外殼內，以形成與金屬線安全 可靠的連接結構。
[0011] 本發明的目的之二是這樣實現的：一種用於連接碳纖維發熱線與金屬線的專用接 頭，在碳纖維發熱線接線端和金屬線接線端的重疊段上，用炭塑合成粉注塑成型一個塑性 導電接頭，將碳纖維發熱線接線端和金屬線接線端固定連接在一起；在所述塑性導電接頭 的外層用非導電的塑料原材料二次注塑成型一個絕緣外殼，將塑性導電接頭以及碳纖維發 熱線接線端和金屬線的接線端全部封裝在內； 所述炭塑合成粉是在可注塑成型的塑料原材料中添加相對樹脂總量至少50%的炭粉 混配而成。
[0012] 所述炭塑合成粉中炭粉的添加量為樹脂總量的50- 80%。
[0013] 本發明是用炭粉加入塑料原材料中，混配成可注塑成型的炭塑合成粉，將其注塑 成型在碳纖維發熱線與金屬線的接線端上，使碳纖維發熱線的接線端與金屬線的接線端形 成固定連接方式，既連接牢固，又密切接觸，並且塑性導電接頭還可在碳纖維發熱線與金屬 線之間形成良好的電氣傳遞，降低了接頭處的接觸電阻和傳導電阻。塑性導電接頭上二次 注塑成型的絕緣外套，提高了電氣接頭的絕緣性能，保證了使用的安全性。
[0014] 本發明纖維發熱線與金屬線之間的塑料連接接頭，沒有尖刃端，不會損壞碳纖維 發熱線的纖維束，使用安全可靠，使用碳纖維發熱線的電熱產品的使用壽命得以大幅提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1是反向連接專用接頭的結構示意圖。
[0016] 圖2是同向連接專用接頭的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 實施例1 :碳纖維發熱線與金屬線的連接方法 本發明碳纖維發熱線與金屬線的連接方法包括以下步驟： 步驟一，在PVC、PE等可注塑成型的塑料原材料中添加樹脂總量的50- 80%的炭粉，混 配成炭塑合成粉。炭塑合成粉的原料配比可有多種，以下給出幾種參考配方。
[0018] 1、參考配方一： 品名 添加量(重量份） PP/PE 100 炭粉 50 - 80 無機物 5-10 PA04 2-3 HD3303/3304 5-8 2、參考配方二： 品名 添加量(重量份） PVC 100 炭粉 50 - 80 YY602/PA808 6-7 PA07 2-3 流變改性劑 2 YY55 2-2. 5 PB40 2 3、 參考配方三： 品名 添加量(重量份） PVC 100 炭粉 50 - 80 PB40 1. 5-2 PA07 1. 5-2 YY602/PA808 6-7 YY55 2-3 4、 參考配方四： 品名 添加量(重量份） PVC (懸浮 4 型或 5 型，VCM〈 1 mg/kg) 100 炭粉 0~80 ACR 4 硫醇有機錫穩定劑 1. 5 步驟二，將碳纖維發熱線的接線端與金屬線的接線端同向或反向重疊接觸設置並使用 定位裝置予以定位。
[0019] 步驟三，將所述炭塑合成粉在碳纖維發熱線接線端和金屬線接線端上注塑成型， 形成固定連接碳纖維發熱線與金屬線的塑性導電接頭，碳纖維發熱線接線端與金屬線接線 端的重疊接觸段密封裹挾在所述塑性導電接頭中。
[0020] 炭塑合成粉注塑技術關鍵點是物料的流動性、物料的含水率、如何控制物料的分 解、製品的表面光潔度及物理力學性能。做好炭塑合成粉的注塑應注意一下幾點： ①樹脂的選擇：樹脂必須是符合注塑用的熔融流動指數如PP應在10 -18左右，PE在 9左右。
[0021] ②樹脂最好選高抗衝的，這樣製品的衝擊強度好。
[0022] ③物料的含水率由樹脂、無機物的含水率，生產工藝(混料、造粒)、物料的儲存，注 塑時的工藝等決定。
[0023] ④注塑時由於產生的水汽不能像擠出一樣通過螺杆排氣孔排氣，會影響製品的密 實度和收縮，可以採用中空吹氣法生產，這樣既可解決以上問題又可減輕製品重量和提高 製品力學性能。
[0024] ⑤模具可以採用或不採用熱流道設計。
[0025] ⑥潤滑劑的好壞是保證產品成型和控制物料不分解的一個重要因素。
[0026] 注塑工藝及注意事項如下： ①、混料工藝：樹脂加炭粉和無機物，混到11(TC，打開高混機大蓋1分鐘左右，加潤滑 劑和馬來酸酐接枝物，混到125- 135°C左右，放入冷缸中冷卻到40°C制粒。
[0027] ②、制粒工藝：最好採用混煉塑化效果好的平雙制粒。制粒的基本溫度如：160- 170°C，160-170°C，165-175°C，175-185°C，190-200°C，200-220°C，溫度的設定順序為 模頭到下料，具體溫度要根據設備及粒子的質量來定，膠粒必須是表面光滑，不粘料，結實， 膠粒大小和長度一致，無粉塵。
[0028] ③、注塑：注塑機無需做大的改變，但噴嘴比常規注塑產品的要大20- 30%左右。 模具的澆口最好設在最厚處。注塑製品的厚度應在2mm以上。
[0029] ④溫度基本控制在：噴嘴199一210°C，螺杆下料段170- 188°C，中段182- 199°C， 靠噴嘴段193 - 210°C，具體可根據生產穩定和產品質量而定。
[0030] ⑤制好的膠粒在生產前務必烘乾，使膠粒表面的含水率低於1. 5%，內部低於1%。
[0031] 注塑PVC時應注意的事項如下： ①接頭產品儘量不要有尖角或突變，厚度力求變化不大，以防止出現PVC解降變質。
[0032] ②模具應有10以上的拔模斜度，預留約0. 5%的收縮量。
[0033] ③模具的流道設計應注意：模具的注射口應比射嘴孔略大，並比主流道交錯處直 徑大，使PVC料流入模腔不滯留和壓力得以平衡。儘量採用截接澆口，使熔渣不會流入產品 和襝流道中的溫度降低、容易成型。澆口應設計在產品最厚壁處，且闊度足夠，以使PVC料 流入暢順。流道最好是圓形，直徑在6 -8mm之間。
[0034] ④模具溫度應有冷卻水控制裝置，使模溫能在30- 60°C之間可控。
[0035] ⑤模具應表面光潔、鍍鉻防腐蝕。
[0036] ⑥注塑的背壓應控制在IMpa左右，過高的背壓會產生過大剪切力，使PVC過熱分 解。同時應在熔膠過程採用多級背壓控制。開始時，螺杆有效長度長，應背壓較低，隨著螺 杆有效長度減少，應適當增加背壓補償熱量減少。回料終止前一小段，還應降低背壓，防止 漏涎。
[0037] ⑦螺杆轉速應因直徑不同而異。一般直徑 70mm，則轉速為20-50rpm，以防止剪切力過大而出現PVC降解。
[0038] ⑧為使塑料注射入查腔內，每處速度均一，一般注射速度要多段控制，其原則是慢 起動注射，隨著成型面積的逐漸增大而分須增加注射速率，以無裂紋和縮水痕為止，不能注 射太快，以防止產品表面變剝蝕。
[0039] ⑨注射過程中機筒的溫度應控制在170_190°C之間。當料筒溫度達到設定溫度時， 應起動鼓風機冷卻降溫，當需升溫時，再停止吹風加熱，以防止PVC過熱變質。
[0040] ⑩在原料準備上應注意：必須避免有其他塑料PVC原料中，引起PVC原料變質。特 別是注塑過其他原料時，一定要先清洗乾淨機筒和螺杆內的塑料，才能注塑PVC產品。停機 前一定要將PVC料完全打淨，如長時間停機，為防止PVC腐蝕機器，應用清洗料清乾淨螺杆、 機筒。當PVC料放置時間超過6個月，且環境為高溫、潮溼條件下，使用前應用60- 80°C溫 度烘乾2- 5小時才能使用。
[0041] 為了保證產品質量和注塑生產的順利進行，建議所有原物料通過高混機混到所 需溫度再冷混到40°C左右，用錐雙或平雙造粒，造粒時要注意物料塑化和粒子質量。造好的 炭塑複合粒子冷卻到室溫，用牛皮複合紙袋包裝好。
[0042] 步驟四，使用常規無炭粉的PP、PE或PVC塑料原材料，在塑性導電接頭上二次注塑 成型，形成包裹所述塑性導電接頭的絕緣外殼。注塑時，最好將緊鄰碳纖維發熱線接線端處 的絕緣外套注塑在絕緣外殼內，緊鄰金屬線接線端處的絕緣外套，同樣也最好注塑在絕緣 外殼內。由此即可完成碳纖維發熱線與金屬線的連接。
[0043] 實施例2 :用於連接碳纖維發熱線與金屬線的專用接頭 本發明碳纖維發熱線與金屬線專用接頭，如圖1、圖2所示，是將碳纖維發熱線1的接線 端與金屬線2的接線端進行重疊設置（圖1為接線端反向設置，圖2為接線端同向設置)，形 成相互接觸的重疊段；在該接線端重疊段上通過注塑方式，將炭塑合成粉注塑成型，形成一 個將碳纖維發熱線接線端和金屬線接線端固定連接在一起的塑性導電接頭3 ;在所述塑性 導電接頭3的外層，再用非導電的PP、PE或PVC塑料原材料進行二次注塑成型，形成一個將 塑性導電接頭3以及碳纖維發熱線接線端和金屬線的接線端全部封裝在內的絕緣外殼4。 緊鄰碳纖維發熱線1的接線端處的絕緣外套，注塑在絕緣外殼4內；緊鄰金屬線2的接線端 處的絕緣外套，同樣也注塑在絕緣外殼4內。
[0044] 注塑塑性導電接頭3所用的炭塑合成粉是在PP、PE或PVC等可注塑成型的塑料原 材料中添加相對樹脂總量50- 80%的炭粉之後，混配而成。具體可用的配方以及相應的制 作方法可參見實施例1中的說明。
【權利要求】
1. 一種碳纖維發熱線與金屬線的連接方法，其特徵是，包括以下步驟： a、 在可注塑成型的塑料原材料中添加相對樹脂總量至少50%的炭粉，混配成炭塑合成 粉； b、 將碳纖維發熱線的接線端與金屬線的接線端同向或反向重疊接觸設置並定位； c、 將所述炭塑合成粉在碳纖維發熱線接線端和金屬線接線端上注塑成型，形成固定連 接碳纖維發熱線與金屬線的塑性導電接頭，碳纖維發熱線接線端與金屬線接線端的重疊接 觸段密封裹挾在所述塑性導電接頭中； d、 使用無炭粉的塑料原材料在所述塑性導電接頭上注塑成型，形成包裹所述塑性導電 接頭的絕緣外殼。
2. 根據權利要求1所述的碳纖維發熱線與金屬線的連接方法，其特徵是，所述炭塑合 成粉中炭粉的添加量為樹脂總量的50- 80%。
3. 根據權利要求1所述的碳纖維發熱線與金屬線的連接方法，其特徵是，緊鄰碳纖維 發熱線接線端處的絕緣外套被注塑在所述絕緣外殼內。
4. 根據權利要求1所述的碳纖維發熱線與金屬線的連接方法，其特徵是，緊鄰金屬線 接線端處的絕緣外套被注塑在所述絕緣外殼內。
5. -種用於連接碳纖維發熱線與金屬線的專用接頭，其特徵是，在碳纖維發熱線接線 端和金屬線接線端的重疊段上，用炭塑合成粉注塑成型一個塑性導電接頭，將碳纖維發熱 線接線端和金屬線接線端固定連接在一起；在所述塑性導電接頭的外層用非導電的塑料原 材料二次注塑成型一個絕緣外殼，將塑性導電接頭以及碳纖維發熱線接線端和金屬線的接 線端全部封裝在內； 所述炭塑合成粉是在可注塑成型的塑料原材料中添加相對樹脂總量至少50%的炭粉 混配而成。
6. 根據權利要求5所述的專用接頭，其特徵是，所述炭塑合成粉中炭粉的添加量為樹 脂總量的50- 80%。
【文檔編號】H01R13/405GK104158011SQ201410416431
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月22日 優先權日:2014年8月22日
【發明者】連建永 申請人:連建永